Воздушное отопление устройство принцип работы область применения реферат

Обновлено: 02.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1. Классификация воздухоподогревателей

2. Конструкция воздухоподогревателей

3. Воздухоподогреватель газовый ГЦ-100

Список использованной литературы

Воздухоподогреватель, теплообменный аппарат для нагревания, проходящего через него воздуха. Воздухоподогреватели широко применяют в котельных установках тепловых электростанций и промышленных предприятий, в печных агрегатах промышленности (например, металлургической, нефтеперерабатывающей), в системах воздушного отопления, приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.

В качестве теплоносителя используют горячие газообразные продукты сгорания (в котельных и печных установках), водяной пар, горячую воду или электроэнергию (в системах отопления и вентиляции).

По принципу действия воздухоподогреватели разделяют на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных воздухоподогревателях теплообмен между теплоносителем и нагреваемым воздухом происходит непрерывно через разделяющие их стенки поверхностей нагрева, в регенеративных - теплообмен осуществляется попеременно нагреванием и охлаждением насадок (металлических или керамических) неподвижных или вращающихся поверхностей нагрева. На тепловых электростанциях применяются главным образом трубчатые (стальные и чугунные) рекуперативные воздухоподогреватели, реже - вращающиеся регенеративные. В металлургической промышленности широко распространены регенеративные воздухоподогреватели периодического действия с керамической насадкой. Современные металлические воздухоподогреватели позволяют нагревать воздух до 450-600°С, воздухоподогреватели с керамической насадкой - до 900-1200°С.

1. Классификация воздухоподогревателей

Устройство воздухоподогревателей в большей степени зависит от вида применяемых в них теплоносителей. Все воздухоподогреватели можно разделить на три группы:

обогреваемые водой и паром;

На рисунке 1 представлен поверхностный воздухоподогреватель одноходовой, а на рисунке 2 многоходовый.

Так же поверхностные воздухоподогреватели классифицируются по форме каналов теплообменивающих сред, типу оребрения, материалу изготовления теплообменника.

Обогреваемые пламенем воздухоподогреватели подразделяются по типу горючего вещества (бензин, диз. топливо и др.) и по мощности.

2. Конструкция воздухоподогревателей

В электрическом воздухоподогревателе, каждый электронагревательный элемент представляет собой стальную, медную или латунную трубку, внутри которой находится наполнитель с запрессованной в него нихромовой или ферхалевой спиралью диаметром 0,2 – 1,6 мм. Концы спиралей привариваются к стальным или никелевым контактным стержням. На стержни насажены керамические изоляторы, а на изоляторы шайбы для крепления ТЭН.

В водовоздушных воздухоподогревателях внутри трубок протекает подаваемая насосом горячая вода, а с внешней стороны эти оребренные

трубки омываются менее нагретым, чем вода, воздухом. Из-за наличия разности температур между протекающими в воздухоподогревателе теплообменивающимися средами тепло передается от воды к воздуху.

В паровоздушных воздухоподогревателях внутри трубок проходит водяной пар и его конденсат, а с внешней стороны эти оребренные трубки омываются воздухом. При превращении пара в конденсат выделяется скрытая теплота парообразования.

Для подогрева воздуха, используемого в качестве дутья в доменных печах, применяют специальные регенеративные воздухоподогреватели.

Основными элементами воздухоподогревателя являются насадка из огнеупорного кирпича и камера сгорания, выполненные под одним кожухом или раздельно. Отопление воздухоподогревателей осуществляется природным, доменным, коксовым газами и их смесями при помощи горелочных устройств, устанавливаемых на входе в камеру горения. Типы горелочных устройств зависят от конструкции камер горения. В выносных и встроенных камерах горения применяют металлические или керамические. В бесшахтных воздухоподогревателях применяют кольцевые горелки, расположенные под куполом.

Воздухоподогреватели работают циклически, чередуя режимы нагрева насадки и ее охлаждения. При работе в режиме нагрева включается вентилятор, открывается отсекающий дроссель и в горелку подается газ. Сжигание газа происходит в длинном факеле, растянутом на всю высоту камеры горения. Под куполом воздухоподогревателя продукты сгорания входят в огнеупорную насадку, нагревают ее и после охлаждения через дымовой клапан удаляются в боров.

При работе воздухоподогревателя в режиме дутья отключается подача газа и воздуха, закрываются отсекающий клапан после горелки и дымовой клапан, открывается шибер холодного и клапан горячего дутья. В этом режиме осуществляется нагрев воздуха в насадке и нагнетание его в тракт горячего дутья. Для непрерывного снабжения доменной печи воздухом каждая печь имеет блок из 3-4 аппаратов. При сохранении цикличности работы каждого аппарата (дутье-нагрев) режим работы блока нагревателей может быть различным. При последовательном режиме воздухоподогревателей поочередно ставятся на дутье. При попарно-параллельном режиме включение "горячего" и отключение "холодного" воздухонагревателей происходят в середине периода "теплого" аппарата. Применяют различные комбинации режимов. В соответствии с режимом работы блока воздухоподогревателей, строится и система его отопления. Но во всех случаях к конструкциям и режимам работы горелок предъявляются специфические требования, вызванные условиями эксплуатации. Горелки должны обеспечивать сгорание газа до входа продуктов сгорания в насадку, исключать локальные перегревы кладки камеры горения, вызывающие ее выпучивание, трещины, наклоны и обрушения.

Теплогенераторы представляют собой устройства для подогрева воздуха, используемого для воздушного отопления, вентиляции помещений, для получения смеси продуктов сгорания и воздуха, применяемого в качестве теплоносителя в сушильных процессах.

В теплогенераторах сжигается в основном природный газ или легкое дизельное топливо. Различают два типа теплогенераторов: смесительные воздухоподогреватели и рекуперативные. В смесительных воздухоподогревателях продукты сгорания топлива смешиваются в определенных пропорциях с нагреваемым воздухом, поднимая его температуру. В воздухоподогревателях рекуперативного типа тепло от продуктов сгорания передается воздуху через разделяющую стенку.

Теплогенераторы оснащаются либо обычными горелочными устройствами, применяемыми для печей и топок, либо специальными, являющимися неотъемлемой частью воздухоподогревателя.

3. Воздухоподогреватель газовый ГЦ-100

В качестве примера приведем схему в газового воздухоподогревателя ГЦ-100. Данное устройство разработано совместно научно-производственными фирмами "Горелочный центр" и "Горизонт", г. Екатеринбург.

Рис. 4. Газовый воздухоподогреватель ГЦ-100: 1 — вентилятор с приводом; 2 — газопровод; 3 — электромагнитный клапан; 4 — воздухозаборник; 5 — газовое сопло; 6 — камера горения; 7 — отбойный лист; 8 — опора камеры горения; 9 — пульт управления; 10 — корпус воздухоподогревателя; 11 — датчик наличия потока; 12 — электрод зажигания.

При работе осевого вентилятора поток воздуха, нагнетаемый в цилиндрический канал, неравномерный особенно на начальном участке вблизи лопаточного аппарата. Основной поток воздуха движется по периферии канала вблизи его стенок. На оси корпуса наблюдается обратное течение воздуха в сторону вентилятора. Для обеспечения подвода части воздуха, необходимого для сгорания газа, к месту выхода газовых струй из сопла, расположенного на оси камеры сгорания, камера сгорания имеет четыре воздухозаборных устройства. Эти устройства выполнены в виде П-образных приемников, расположенных в кольцевом зазоре между стенкой камеры сгорания и корпусом нагревателя. Выходящие потоки из каждого воздухозаборника тангенциально направляются в горелочное устройство, где создается вихревой поток, способствующий интенсивному смесеобразованию. Воспламенение смеси и контроль наличия пламени осуществляются электродами, установленными на торцевой стенке горелки. Для улучшения перемешивания продуктов сгорания с транзитным потоком воздуха, на выходе из камеры горения установлен съемный отбойный лист.

Подводя итог нашей работе следует отметить что основной функцией воздухоподогревательных и воздухонагревательных приборов является передача тепла воздуху. Воздухоподогреватели широко используются для отопления, а так же в металлургии и теплоэнергетике. Конструкции воздухоподогревателей постоянно совершенствуются для увеличения их КПД.

Список использованной литературы:

Винтовкин А. А., Ладыгичев М. Г. СОВРЕМЕННЫЕ ГОРЕЛОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА. Справочник. – М: Машиностроение, 2001. – 497 с.

Винтовкин А. А., Ладыгичев М. Г., Голдобин Ю. М., Ясников Г. П. Технологическое сжигание и использование топлива. — М.: Металлургия, 1998. — 286 с.

Минин В.Е. Воздухонагреватели для систем вентиляции. Справочник. – М: Стройиздат, 1976. – 584 с.

Оборудование промышленное газоиспользующее. Воздухонагреватели. ГОСТ Р 50670-94.

Человечество с давних времен использует самые разнообразные способы и средства для обогрева жилых помещений. С техническим прогрессом в наш быт пришли газ, электричество, другие виды топлива, благодаря которым стало возможным с высокой эффективностью отапливать здания самого разного назначения. Однако в этот ряд с точной уверенностью можно поставить отопление воздухом – технология, которой вот уже практически 2000 лет.

В наши дни, с появлением новых видов нагревательного оборудования, воздушные системы утратили свою актуальность. В основном подобная схема обогрева используется в промышленных масштабах, где имеют крупные по площади технические здания и сооружения. Отопление для многих нас играет решающую роль. Мы всегда стараемся оборудовать свой дом, квартиры максимально эффективной схемой нагрева, используя для бытовых целей газовые и электрические котлы. Воздушное отопление не заслуженно позабыто, хотя у него есть целый ряд неоспоримых преимуществ, на которых стоит остановиться для ознакомления.

Отопление с использованием воздуха — принцип работы

Отопление с использованием воздушной массы, поступающей внутрь помещения, построено на принципе терморегуляции. Другими словами, нагретый или охлажденный до определенной температуры воздух подается непосредственно внутрь помещений. Т.е. таким образом, может осуществляться и обогрев внутренних пространств и кондиционирование.

Основным элементом системы является нагреватель — печь канального типа, оснащенный газовой горелкой. В процессе сгорания газа вырабатывается тепло, которое поступает в теплообменник и уже после этого, нагретые до определенной температуры массы поступают в воздушное пространство отапливаемого помещения. Система воздушного отопления обязательно должна быть оборудована сетью воздуховодов и каналом для выхода наружу токсичных продуктов горения.

За счет постоянного притока свежего воздуха печь получает приток кислорода, который является одним из основных компонентов топливной массы. Смешиваясь в камере сгорания с горючим газом, кислород увеличивает интенсивность горения, повышая тем самым температуру топливной массы. В старых системах, используемых еще древними римлянами, основная проблема заключалась в попадании в отапливаемые помещения вместе с теплым воздухом вредных продуктов горения.

Важно! При работе печи канального типа количество угарного газа в составе воздуха, поступающего во внутренние помещения, превышает норму на 10-15%. Для примера можно взять домашний камин или печь, которые, при плохой работе вытяжки, в процессе горения топлива в больших количествах выделяют опасные для человеческого организма продукты горения.

Автономные структуры отопления, построенные на принципе нагрева воздушных масс, нашли свое применение в системе обогрева больших промышленных зданий и объектов. С появлением компактных и удобных в эксплуатации воздухонагревателей, для работы которых используется газ, твердое или жидкое топливо, стало возможным применение систем такого обогрева в быту. Обычный, традиционный нагреватель воздуха, который принято называть теплогенератор, имеет камеру сгорания, теплообменник рекуперационнного типа, горелку и нагнетательную группу.

Установка печей воздушного отопления в частных и загородных домах вполне оправдана и экономически выгодна. Для квартиры данная схема обогрева не подходит, ввиду необходимости прокладки большого количества громоздких воздуховодов, присутствия технического шума и высокой пожароопасности.

Современные комплексы отопления в основном построены на подобном принципе, однако в большинстве конструкций прямой нагрев воздушной массы не предусматривается. Нагрев осуществляется с помощью тепловых генераторов, которых на сегодняшний день достаточно много. Такие агрегаты имеют в своей конструкции рекуперативные теплообменники, благодаря которым происходит отделение высокотемпературных дымовых газов от подогретого воздуха. Такая технологическая особенность современных воздушных отопительных систем, подавать в помещения чистый, нагретый до необходимой температуры воздух.

Продукты сгорания в данном случае уходят через дымоход. Хорошо отлаженная работа вытяжки и чистый дымоход, обеспечивают безопасность всей системы обогрева подобного типа во время работы.

Преимущества и недостатки системы воздушного отопления

Благодаря своим преимуществам, воздушное отопление получило широкое распространение в странах Запада. В Великобритании, а затем в США и в Канаде, где большинство частных домовладений было принято оборудовать печами-каминами канального типа, со временем стало традиционным оборудовать жилые постройки автономными системами этого нагрева. Такие системы обогрева очень удобны для обогрева больших по площади внутренних пространств. К тому же, монтаж воздуховодов в крупных каменных постройках значительно проще, чем прокладка коммуникаций водяного отопления.

Главное достоинство такой схемы — совмещение сразу двух важных для жилья компонентов, обогрева и вентиляции. Это позволяет существенно сэкономить средства домовладельца на прокладку этих коммуникаций.

К преимуществам отопления помещений теплым воздухом относятся:

отсутствие в структуре промежуточного теплоносителя, что значительно упрощает эксплуатацию;
отсутствие завоздушивания, проблемы воздушных пробок, которые являются постоянными спутниками водяных систем;
возможность регулировки температурного режима в любом помещении;
отсутствие батарей дает широкие возможности для создания оригинального интерьера внутренних помещений.

Важно! Новые теплогенераторы обладают высоким коэффициентом теплоотдачи, расходуя при этом минимальное количество топлива. Современные модели тепловых генераторов оснащены функцией фильтрации воздуха и увлажнителями, благодаря которым воздух внутри жилых помещений проходит дополнительную санитарную обработку и соответствует оптимальным физическим параметрам.

Говоря о преимуществах данной системы отопления, следует отметить, что зона основного обогрева в жилом доме не сосредоточена непосредственно вокруг печей и конвекторов. Тепло равномерно циркулирует по всему дому. Ввиду отсутствия резких перепадов температур в помещении, оборудованном воздушным обогревом, отсутствует конденсат. Новые модели теплогенераторов рассчитаны на возможность установки даже в квартире, которая может быть переоборудована в соответствии с проектом.

Что касается недостатков, то таковых у данной системы отопления просто нет.

Единственный минус, который имеет далеко идущие последствия – это при отказе от воздушного обогрева, многие элементы системы, включенные в домовые конструкции, останутся.

Проектировать систему необходимо вместе с разработкой проекта жилого дома, так как многие элементы (вентиляционные шахты, каналы и воздуховоды) являются неотъемлемой частью внутридомовых конструкций.

Особенности воздушного отопления в домашних условиях

В отличие от традиционных у нас схем водяного отопления, которые сильно подвержены опасности быть размороженными в зимнее время, воздушное отопление таких недостатков не имеет. Тепловые генераторы легко запускаются в любое время года. Главное, что бы имелось топливо для горения и постоянный доступ свежего воздуха. Такие устройства идеальны для загородных домов, которые не нуждаются в постоянном обогреве.

К тому же работающий нагреватель не выделяет абсолютно никаких токсичных веществ. Нагретый до температуры 45-70 0 С воздух в процессе теплообмена распространяется по всему объему отапливаемой жилплощади. Благодаря рециркуляции достигается возможность использовать для обогрева одну и ту же воздушную массу. В ряде случаев автономные системы оборудуются другими опциями, допускающие подачу наружного воздуха. Наличие в системе внешнего блока создает условия для охлаждения внутренних помещений в жаркий период.

Автоматические терморегуляторы поддерживают необходимый температурный баланс в доме. Автономная система домашнего отопления с использованием нагревателя канального типа одновременно выполняет функции вентиляции.

Важно! Существующий миф о том, что воздушное отопление сильно иссушает окружающее пространство внутри жилого помещения, в корне не верен. В современных системах Пыль улавливается на специальном фильтре., а Для увлажнения существуют специальные приборы – увлажнители воздуха. Подающие решетки необходимо устанавливать возле мест частого пребывания людей.

Разновидности воздушного отопления

Как и в других отопительных системах, воздушное отопление имеет разновидности. Прямоточная, самая простая и распространенная в прошлые века система, подразумевает обычное сжигание топлива в печи, установленной в подвальном помещении. Топливом могут быть дрова, каменный или древесный уголь. Нагретая воздушная масса самотеком поднимается по каналам, оборудованным в стенах, распространяется по полостям в полу. Выход отработанной воздушной массы осуществлялся просто через отверстия в крыше.

Обогрев в помещении в данном случае осуществлялся опосредованно, от нагреваемых стен и пола. На рисунке – схеме представлена обычная система отопления воздухом, практикуемая еще нашими предками.

Эффективностью подобная система не отличалась. Большая часть тепловой энергии уходило на обогрев в глубину конструкций здания. За счет разницы температур внутри и снаружи создавалась необходимая тяга.

Другой, более современный вид отопления воздухом — рециркуляционная система. Принцип работы основан на использовании чистого топлива, количество продуктов горения которого ничтожно мало. Воздух, нагретый при помощи газовых горелок или электрических приборов накаливания, поступает по воздуховодам в самую верхнюю точку здания. В результате теплообмена, остывший воздух замещается новыми подогретыми воздушными массами и поступает снова в тепловой нагреватель.

На рисунке представлена принципиальная схема работы рециркуляционной системы воздушного отопления.

Отопительный сезон, который все с нетерпением ожидают, с помощью системы воздушного отопления можно начать в любое время. Рециркуляционный вид называется гравитационным ввиду того, что весь процесс происходит естественным образом благодаря законам физики и гравитационным силам. Такой способ обогрева жилого дома наиболее прост, экономичен и удобен в эксплуатации. В отличие от прямоточной системы отопления, которую выгодно использовать только в домашних условиях, рециркуляционные системы идеальны для обогрева крупных промышленных зданий и сооружений.

Экономическая составляющая воздушного отопления

Основной эффект, который достигается за счет применения воздушного отопления — это полная автономность. Наличие любого топлива может обеспечить работу системы и достижение желаемого результата. При работе без теплоносителя практические тепловые потери сведены к минимуму. Высокий КПД достигается за счет минимального расхода топлива и большого теплового эффекта.

В обслуживании системы нет необходимости. Отсутствует необходимость проводить регулярные опрессовки системы отопления. Достаточно следить за состоянием дымохода и периодически чистить его.

Содержимое разработки

Тема занятия:

Системы воздушного отопления

Кобченко А.В.

В системах воздушного отопления используется атмосферный воздух. Воздух для отопления является вторичным теплоносителем, так как нагревается в калориферах другим, первичным теплоносителем горячей водой или паром. Таким образом, система воздушного отопления фактически является комбинированной – водо-воздушной или паро-воздушной .

В системе воздушного отопления отсутствуют отопительные приборы : горячий воздух передает аккумулированное им тепло непосредственно отапливаемому помещению, смешиваясь с внутренним воздухом и двигаясь вдоль поверхности ограждений.

Система воздушного отопления

Рециркуляция воздуха не допускается: — в помещениях, в которых расход наружного воздуха определяется массой вредных веществ 1-го и 2-го классов опасности; — помещениях, в воздухе которых имеются болезнетворные бактерии или грибки в опасных концентрациях, либо резко выраженные неприятные запахи; — помещениях, в которых имеются вредные вещества, возгоняющиеся при соприкосновении с нагретыми поверхностями воздухонагревателей;

— помещениях категорий А и Б ( взрывопожароопасные ); — пятиметровых зонах вокруг оборудования, расположенного в помещениях категорий В, Г и Д ( пожароопасные ); — системах отводов вредных веществ и взрывоопасных смесей с воздухом; — тамбурах-шлюзах; — лабораторных помещениях научно-исследовательского назначения.

Расход воздуха L B , м 3 /ч, для воздушного отопления, не совмещенного с вентиляцией, определяют по формуле

Q np - тепловой поток для отопления помещения, Вт;

с - теплоемкость воздуха, равная 1,2 кДж/(м 3 ·°С);

t пр - температура приточного воздуха, подаваемого в помещение, °С;

t в - температура воздуха в помещении, °С.

Температуру приточного воздуха , подаваемого в помещение аппаратами воздушного отопления и предварительно нагреваемого в воздухонагревателе, определяют по формуле:

t H - температура наружного воздуха, °С;

 t - изменение температуры воздуха в воздухонагревателе, °С;

р - полное давление воздуха после вентилятора, Па.